Henkilöautojen moottorien puhdistuskone: Moottorilohkojen, sylinteripäiden ja kampiakselien puhdistus korkealla tuotantonopeudella

Yleiskatsaus

Henkilöautojen moottorikomponentit ovat yleensä kevyempiä ja tiukempia kuin kaupallisten ajoneuvojen komponentit, mutta niiden massatuotannon vaatimukset ovat usein paljon tiukemmat.

Henkilöautojen voiman siirtojärjestelmän tuotannossa käytettävän puhdistuslaitteiston saattaa olla suoritettava useita puhdistus- ja kuivatusprosesseja vain muutamassa kymmenessä sekunnissa. Esimerkiksi todelliset tuotantokonfiguraatiot voivat sisältää 46 sekunnin syklin sylinteripäihin ,60 sekunnin syklin kampiakseliin , sekä joustavan syklin moottorilohkoihin.

Haaste ei siis ole pelkästään komponentin puhdistaminen, vaan vaaditun puhtauden, hiukkaskoon säädön, kuivatusolosuhteen ja työkappaleen lämpötilan säilyttäminen erittäin tiukassa tuotantosyklin aikana.

Tässä artikkelissa tarkastellaan kolmea edustavaa puhdistusratkaisua ja selitetään, miten rinnakkainen robottiprosessointi sekä prosessikohtaiset puhdistusteknologiat voivat tukea nopeaa henkilöautojen moottorituotantoa.

1. Ydinhaaste: korkea tuotantonopeus vastaan puhdistustarkkuus

Henkilöautojen moottorien tuotantolinjat toimivat yleensä syklausaikoja, jotka mitataan kymmeniin sekunteihin.

Sylinteripäähän kohdistuva puhdistusjakso 46 sekuntia kappaleelta tai kampiakselin puhdistusjakso 60 sekuntia kappaleelta jättää hyvin vähän aikaa puhdistukseen ja kuivaamiseen. Samalla puhdistusvaatimukset pysyvät tiukkoina, ja joissakin sovelluksissa öljykanavien puhdistusvaatimus on ≤16 mg .

Pelkkä veden virtauksen tai puhdistuspaineen lisääminen ei välttämättä ratkaise ongelmaa.

Tärkein lähestymistapa on käyttää rinnakkaista käsittelyä useilla robotteilla ja samanaikaisilla prosessitoiminnoilla .

Sen sijaan, että yksi toimilaite puhdistaisi kukin alue erikseen, useat kompaktit robotit voivat toimia samanaikaisesti, ja kunkin robotin tehtävänä on käsittellä tiettyjä reikiä tai pintoja.

Tämä muuttaa prosessin enimmäkseen peräkkäisestä toiminnasta rinnakkainen puhdistus- ja kuivatusarkkitehtuuri , mikä mahdollistaa enemmän käsittelytyötä saman tuotantokierroksen aikana.

2. Sylinteripää: nelirobottinen rinnakkainen kohdennettu puhdistus

Henkilöautojen sylinteripään puhdistus on tyypillinen esimerkki korkean kierroksenaikan omaavasta puhdistussovelluksesta.

Järjestelmä voi käyttää voimakäyttöistä rullakuljetinta lastaukseen yhdistettynä kamerapohjaiseen mallitunnistukseen. Tämä mahdollistaa puhdistusohjelman valinnan tunnistetun sylinteripään mallin mukaan.

Puhdistusprosessi

Edustava prosessi sisältää:

Voimakäyttöinen rullakuljetin – lastaus → mallitunnistus → turbulentti kokonaispuhdistus → puristetun ilman ruiskutus vesisäiliön puhdistukseen → kohdennettu korkeapaineinen vesipuhdistus → robotisoitu kohdennettu puhalto → tyhjiökuivatus

Neljä tiukkaa robottia, joissa on erikoisruiskut, suorittavat kohdennettuja puhalto-operaatioita eri rei'issä ja pinnoilla rinnakkain ennen kuin komponentti siirtyy tyhjiökuivatukseen.

Avainparametrit

• Laitteen koko: Noin 12 m × 7 m × 4,2 m
• Cykliaika: 46 sekuntia/kappale
• Öljykanavien puhtaus: ≤16 mg
• Vesikourun puhtaus: ≤10 mg
• VCT-öljyaukon hiukkaskoko: ≤300 μm
• Kuivatus: Pinta suhteellisen kuiva; öljykanavissa ei ole vettä tai puhdistusnesteitä jäljellä
• Työkappaleen lämpötila: Ero ympäröivästä lämpötilasta < 2 °C
• Suojatiedot: Kaksikerroksinen FRP-suojakuori
• Näkyvyys: Hyvä näkyvyys prosessin tarkastelua varten

Paineilmapuhallusvesikourun puhdistus

Tämän ratkaisun erottaa erityisesti paineilmapuhalluksen käyttö vesikourun puhdistamiseen.

Paineilmaa johdetaan vesisäiliön kammioon, mikä aiheuttaa nesteessä voimakasta liikettä ja iskuja. Tämä auttaa irrottamaan ja poistamaan sisäseinille tarttuneet jäämät.

Tätä prosessityyppiä voidaan erityisesti hyödyntää ohutseinäisissä valukappaleissa, joissa perinteinen ulkoinen suihkupuhdistus ei välttämättä tuota riittävää sisäistä puhdistusvaikutusta.

Miksi lämpötilan säätö on tärkeää?

Sylinteripäätä jäähdytetään lähelle käyttöympäristön lämpötilaa ±2 °C ennen prosessin päättymistä.

Tämä tarjoaa vakavammat olosuhteet seuraaviin kokoonpano- ja mittausprosesseihin. Se vähentää myös lämpölaajenemisen ja -supistumisen vaikutusta, kun puhdistettu komponentti siirtyy eteenpäin tarkkuusprosesseihin.

3. Kampiakseli: nosto- ja askelkuljetin korkean nopeuden puhdistukseen

Henkilöautojen kampiakselien puhdistusratkaisussa käytetään erilaista laitteistoarkkitehtuuria.

Esimerkkiprosessi on:

Kourukuljetus → nosto- ja askelkuljetus → kokonaispuhdistus + kohdennettu korkeapainepuhdistus → pyörivä paineilmapuhallus skannausmenetelmällä → vaakasuuntainen kuljetus → ilmastoidun jäähdytyksen alaisuus

Avainparametrit

• Laitteen koko: Noin 8 m × 5 m × 4 m
• Cykliaika: 60 sekuntia/kappale
• Siistius: ≤8 mg
• Hiukkasenkoko: ≤ 500 μm
• Kuivatus: Kampiakselin pinnalla ei saa olla jäännössä likaa tai kosteutta
• Työkappaleen lämpötila: ≤ ympäristön lämpötila ±5 °C

Miksi käyttää nosto- ja askelkuljetusta?

Nosto- ja askelkuljetin on tämän tyyppisen kampiakselin puhdistuskoneen erottava rakenteellinen ominaisuus.

Työkappaleita ei kuljeteta jatkuvasti pitkää rullakuljetinta pitkin, vaan kampiakseli nostetaan, siirretään sivusuunnassa määritellyn askelpituuden verran ja lasketaan sitten seuraavaan asemaan.

Tämä rakenne voi:

• Vähentää vaadittua kuljetinratapituutta
• Säästää tuotantolinjan lattiatilaa
• Vähentää jatkuvaa kitkaa työkappaleen ja kuljetinpinnan välillä
• Tarjoaa tarkasti ohjatun sijoittelun käsittelyasemien välillä

Tarkkuusakselikomponenteille tarpeeton kosketus kuljetuspintoihin voi olla myös hyödyllistä pinnansuojelun kannalta.

4. Moottorikansi: Joustava kiertoaikakonfiguraatio

Henkilöautojen moottorikannen ratkaisu noudattaa eri lähestymistapaa kuin korkean nopeuden sylinteripäät- ja kampiakselijärjestelmät.

Sen sijaan, että keskittyisi yksinomaan mahdollisimman lyhyeen kiertoaikaan, järjestelmä painottaa joustavaa kiertoaikan säätöä .

Ylä- ja alamoottorikannet ladataan samaan palettiin ja siirretään tuotantojärjestelmän läpi.

Ylämoottorilohko käsitellään robottien avulla turbiinipuhdistusmenetelmällä ja tarkkaan sijaintiin kohdistetulla puhdistuksella, 32 MPa:n korkeapaineinen puhdistus , painealuepuhdistus ja huuhtelu.

Alamoottorilohko käsitellään mekaanisessa läpikulkutasossa tarkkaan kohdistetulla puhdistuksella, johon on integroitu harja- ja työkalupohjainen terävien reunojen poisto.

Avainparametrit

• Laitteen koko: Noin 10 m × 7 m × 4,5 m
• Säädettävä kiertoaika: 20 sekuntia–20 minuuttia
• Puhdistustarkkuus: ≤1–5 mg
• Pääöljykanavan hiukkaskoko: ≤600 μm
• Kuivatus: Ei näkyviä vesijälkiä
• Jäähdytys: Työkappaleen lämpötila ≤ ympäröivän ilman lämpötila ±3 °C irrotettaessa

Miksi ylä- ja alamoottorilohkot käsitellään erikseen?

Ylä- ja alamoottorilohkot ovat eri geometrisia ja niiden puhdistustarpeet vaihtelevat.

Yläkomponentilla on yleensä monimutkaisempia kulkureittejä, reikiä ja koneistettuja pintoja, joten se hyötyy robottipohjaisesta tarkkuuspuhdistuksesta.

Alakomponentilla on suhteellisen yksinkertaisempi rakenne, ja sitä voidaan käsitellä mekaanisessa läpikulkutasossa kohdennetusti.

Käytettävä sama paletti kuin kuljetusviite säilyttää sijoitustukipisteen vakiona samalla kun jokainen komponentti saa prosessikonfiguraation, joka sopii sen geometriaan.

Tämä on esimerkki siitä, kuinka laitteiston arkkitehtuuria voidaan sovittaa työkappaleen todelliseen rakenteeseen sen sijaan, että erilaiset komponentit pakotettaisiin samaan puhdistusprosessiin.

5. Henkilöautojen ja kaupallisten ajoneuvojen puhdistusratkaisut

Henkilö- ja kaupallisajoneuvojen moottorikomponenteilla on erilaisia tuotanto-ominaisuuksia, ja niiden puhdistusjärjestelmät korostavat siksi eri asioita.

Kiertoaika

Henkilöautojen tuotanto tapahtuu usein paljon lyhyemmillä jaksoilla:

• Sylinteripää: 46 sekuntia/kappale
• Kampiakseli: 60 sekuntia/kappale
• Muut komponentit: määriteltävissä tuotannon vaatimusten mukaan

Kuorma-autojen esimerkit voivat vaatia pidempiä jaksoja:

• Kampiakseli: 180 sekuntia/kappale
• Sylinteripää: 209 sekuntia/kappale
• Moottorilohko: 300 sekuntia/kappale

Tärkein ero on se, että henkilöautojen järjestelmät painottavat enemmän rinnakkaista käsittelyä ja nopeaa tuotantoa .

Robottirakennetta

Henkilöautojen puhdistusjärjestelmissä voidaan käyttää useita pienikokoisia robotteja, jotka toimivat samanaikaisesti.

Kaupallisissa ajoneuvoissa käytetään yleisemmin suurempaa työkappaleiden käsittelyyn tarkoitettua robottia yhdessä pienempien robottejen tai erityisesti kohdistettujen puhdistuspäästen kanssa.

Työosan paino

Henkilöautojen komponentit ovat yleensä kevyempiä ja tiukempia.

Kaupallisten ajoneuvojen moottorikomponentit voivat olla huomattavasti suurempia; esimerkiksi kuusisylinterisen dieselmoottorin lohko saavuttaa 300 Kg .

Tämä vaikuttaa suoraan lastaukseen, sijoittamiseen, kiinnittämiseen, robotin valintaan ja puhdistusjärjestelmän rakenteeseen.

Lämpötilan hallinta

Henkilöautojen sovellukset voivat myös asettaa erityisen tiukat vaatimukset puhdistuksen jälkeiselle komponentin lämpötilalle.

Edustavia vaatimuksia ovat:

• Sylinteripää: enintään 2 °C:n poikkeama ympäristön lämpötilasta
• Kampiakseli: enintään ±5 °C:n poikkeama ympäristön lämpötilasta
• Moottorilohko: ±3 °C:n sisällä ympäristön lämpötilasta

Nämä vaatimukset ovat merkityksellisiä, kun puhdistettu komponentti siirtyy suoraan tarkkaan kokoonpano- tai mittausprosessiin.

Joustavuusstrategia

Henkilöautojärjestelmät korostavat yleensä:

Korkeaa nopeutta + rinnakkaista käsittelyä + nopeaa mallinvaihtoa

Kuorma-autojärjestelmät painottavat enemmän:

Suurten työkappaleiden käsittelyä + erikoistettua sisäistä puhdistusta + prosessin vakautta

Tämän eron ymmärtäminen on tärkeä ensimmäinen askel moottorikomponenttien puhdistusjärjestelmän valinnassa.

UKK

Miten 46 sekunnin puhdistusjakso voi saavuttaa tavoitellun puhdistustason?

Avainasemassa on samanaikainen käsittely .

Peräkkäisessä järjestelmässä yksi toimilaite suorittaa puhdistustoimenpiteitä eri rei’issä ja pinnoissa yksi kerrallaan. Käsittelyaika kertyy ja voi nopeasti ylittää vaaditun tuotantojakson.

Henkilöautojen sylinteripäähän liittyvässä järjestelmässä neljä kompaktia robottia voi toimia samanaikaisesti eri alueilla erikoisruiskujen avulla.

Tämä mahdollistaa kohdennetut puhdistus- ja puhalto-operaatiot rinnakkaisesti eikä täysin peräkkäin.

Mitä tarkoittaa paineilman ruiskutus vesisäleikön puhdistuksessa?

Paina-ilman ruiskutus vesisäleikön puhdistuksessa tuo paineilmaa vesisäleikön onteloon, jossa on puhdistusneste.

Nesteen aiheuttama nopea liike ja kiehumisliike voi auttaa irrottamaan jäämät sisäsisäisiltä seiniltä ja kuljettamaan ne pois kulkureitiltä.

Tätä menetelmää voidaan erityisesti hyödyntää ohutseinäisissä valukappaleissa, joissa on monimutkainen vesisäleikkörakenne.

Miksi työkappaleen on jäähdytettävä lähes huoneenlämpötilaan?

Jos puhdistettu komponentti pysyy huomattavasti ympäristöä lämpimämpi tai kylmempi, lämpölaajeneminen ja -supistuminen voivat vaikuttaa seuraavaan kokoonpanoon tai mittoihin.

Komponentin lämpötilan säätäminen lähelle ympäröivän ilman lämpötilaa tarjoaa vakavamman lähtötilanteen tarkkuusprosesseille, jotka suoritetaan myöhemmin.

Se voi myös tehdä jäännöskosteuden käyttäytymisestä ennustettavampaa siirtyessä puhdistuksesta seuraaviin valmistusoperaatioihin.

Miksi ylä- ja alamoottorilohkot käsitellään eri tavoin?

Kahdella komponentilla on erilaiset geometriat ja puhdistusvaatimukset.

Ylämoottorilohko sisältää monimutkaisempia kulkureittejä ja koneistusominaisuuksia, joten siihen vaaditaan robottipohjaista tarkkuuspuhdistusta.

Alamoottorilohkoon voidaan käyttää mekaanista läpikulkutasoa kohdennettuun puhdistukseen, ja tarvittaessa harja- ja työkalupohjainen teroitus voidaan integroida paikallisesti.

Tämä lähestymistapa estää saman prosessointiarkkitehtuurin soveltamisen komponentteihin, joilla on perustavanlaatuisesti erilaiset rakenteet.

Yhteenveto

Nopeiden henkilöautojen moottorien puhdistaminen ei ole pelkkä kysymys puhdistuspaineen tai veden virtauksen lisäämisestä.

Avainasias on suunnittele laitteiston arkkitehtuuri tuotantoprosessin keston ja komponentin geometrian mukaan .

Sylinteripäiden kohdalla useat tiukat robotit voivat suorittaa tarkoitukseen soveltuvia toimintoja rinnakkain tukeakseen 46 sekunnin jaksoa . Käyräakselien kohdalla nosto- ja siirtokuljetus sekä pyörivä ilmapuhallus tarjoavat tiukan ratkaisun 60 sekunnin jaksoon . Moottorikotelojen kohdalla joustava 20 sekunnin ja 20 minuutin välinen jaksoalue mahdollistaa laitteiston sopeuttamisen erilaisiin tuotantovaatimuksiin samalla kun puhdistus- ja teroitusprosessit yhdistetään.

Näissä sovelluksissa Big Bird Industrial yhdistää robottikäsittelyn, tarkoitukseen soveltuvan korkeapaineisen puhdistuksen, sisäisten kulkureittien puhdistuksen, kuivauksen, jäähdytyksen ja joustavan prosessiohjelmoinnin henkilöautojen voimansiirtojärjestelmien tuotannon erityisvaatimusten täyttämiseksi.

Sopivin ratkaisu on lopulta valittava työkappaleen geometria, saastumispaikat, puhtaus- ja hiukkaskokovaatimukset, kiertoaika, kuivatusvaatimukset, lämpötilavaatimukset ja tuotantolinjan rakenne .